Aspentench Simulacion de Procesos Con Aspen Hysys 2006

8/16/2019 Aspentench Simulacion de Procesos Con Aspen Hysys 2006

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SIMULACI N DE PROCESOS CON

ASPEN HYSYS 2006

Ing. José Luis Aguilar Salazar


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INTRODUCCIÓN

La simulación de procesos se ha convertido en unaherramienta básica y fundamental para los ingenieros en

la etapa de formación y en el ejercicio de su profesión.

Los simuladores de procesos se utilizan en las industrias

para:

Elaboración de proyectos.

Diseño y especificación de equipos. Localización y resolución de problemas. Control de procesos.

©2008 José Luis Aguilar Salazar. All rights reserved

. Análisis de riesgos operativos (HAZOP).


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INTRODUCCIÓN

Se aplica a todo tipo de industrias :

- Exploración & Producción.

- Plantas de separación y tratamiento de gas

- Refinación del petróleo

- Petro uímica.

- Química y Farmacéutica.

-

- Aceitera


- Azucarera


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INTRODUCCIÓN

La simulación es la representación de un proceso o fenómeno, .

A través del modelo se trata de explicar el comportamiento de un, .

Los modelos se establecen a través de ecuaciones basadas enLe es Fundamentales:

1. Continuidad (Balance de Materia)

. a ance e nerg a

3. Balance de Cantidad de Movimiento


4. Ecuaciones de Transporte


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INTRODUCCIÓN

Leyes Fundamentales (Cont)

5. Ecuaciones de Estado

6. Equilibrio

7. Actividad

.

Con el fin de que el modelo se aproxime más a la realidad, éste se torna

complejo en su formulación y difícil en su resolución. De ahí la necesidad deemplear métodos numéricos ya sean programados por el usuario oSimuladores de Procesos comerciales


los modelos utilizando métodos numéricos


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INTRODUCCIÓN

Los simuladores de procesos se han convertido en una herramientabásica para los estudiantes de Ingeniería e Ingenieros que se desempeñanen la industria.

mecánicas, procesos, hidráulica, estructural, etc.

Los simuladores comerciales enfocados a los procesos son:-

- CHEMCAD

- PRO II PROVISION- PIPE-FLOW

- PIPESIM


- OLGA


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CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS DESIMULACIÓN

Los simuladores más empleados son:

1. Simuladores globales u orientados a ecuaciones.

- Las ecuaciones que rigen cada equipo se integran entre sí, dando origen a un

planta a simular.

- La solución del problema consiste en resolver un gran sistema de ecuacionesalgebraicas, por lo general, altamente no lineal.

Desventajas

- Problemas de convergencia- Existencia de varias soluciones matemáticamente factibles, por ser el sistema

fuertemente no lineal.


- Pérdida de la asociación entre la ecuación y el equipo correspondiente


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.

- Estos simuladores resuelven cada tipo de equipo por separado usando lastécnicas que son adecuadas para el mismo.

- El flujo de información coincide con el “flujo físico” de la planta.

-matemático.

- El enfoque en la teoría secuencial modular impone conocer las condiciones deas corrientes e entra as

- Calculan las condiciones de las corrientes de salida y los correspondientes



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2. Simuladores Secuenciales (Cont.)

Ventajas

- Convergencia rápida.

- Existe asociación entre la ecuación y el equipo.

Desventajas

-objetivos, por lo que la tarea de optimización no se puederealizar en forma directa.



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Elementos de un Simulador Secuencial

- Corriente: Mezcla de multicomponentes caracterizadas por el caudal,composición y estado termodinámico

- Modulo: Representa un equipo, unidad de proceso o una operaciónmatemática

MODULO

Parámetros

Corriente deEntrada

orr en e eSalida


del Modulo


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Resolución de los modelos de los módulos una a la vez en unadeterminada secuencia

Conociéndose las alimentaciones el modulo es calculado y sus salidasdeterminadas



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DISEÑO DE PROCESOS

Los ingenieros deben producir documentos

diseñar

El diseño de plantas de procesos llevaestán mas inmersos en dos que son:

Ingeniería BásicaIngeniería de Detalle



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INGENIERÍA BÁSICA

Es realizado principalmente por Ingenierosu m cos.

Define los aspectos centrales de la planta

Genera los siguientes documentos:

Descri ción del rocesoDiagrama de entrada y salidaDiagrama de bloques genéricos

Diagramas de Flujo de Bloques (BFD)Diagrama de Flujo de Proceso (PFD)



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INGENIERÍA BÁSICA

Diagrama de flujo del proceso: Documento queescr e a secuenc a e operac ones que

conforman el procesoagrama e en ra a y sa a:

Diagrama de bloques genéricos: Basado en elanterior, incluye nuevos bloques que representan


las áreas de las plantas (Separación, Reacción….)


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INGENIERÍA BÁSICA

Diagramas de Flujo de Bloques (BFD): Incluyecon c ones pr nc pa es e operac n, n ormac n

importante (rendimiento, conversiones….), balances

Diagrama de Flujo de Proceso (PFD): Incluye loslazos de controles rinci ales balances de materia y energía definitivos y especificación de equipos.(Este tipo de diseño se lleva a cabo en hysys)

Hoja de datos (Data Sheet): Especifica los equiposdurante la Ingeniería Básica



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INGENIERÍA DE DETALLE

Características:Se lleva a cabo en un grupo interdisciplinario de

ingenieros

física de la planta

Diagrama de tuberías e Instrumentación (PID oP&ID)

e asa en e y espec ca a em s me ro ylongitudes de tuberías, servicios industriales, drenajes,espesores, materiales, instrumentos de control.



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Diagrama de tuberías e Instrumentación (PID o



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Hojas de datos (Data Sheet): Especificacionest cn cas e os equ pos.



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ASPEN HYSYS

HYSYS es un simulador de Procesos, estático secuencial modular,aplicado a la industria química, petroquímica, refinación, exploración

& producción, farmacéutica y ambiental

r r z r u r y ,calculo de propiedades Fisicoquímicas, dimensionamiento de equipos

incluyendo costos. Calculo de cargas de calor, requerimientos de,

Herramienta de apoyo en la elaboración de proyectos en todas sus

Herramienta para Optimizar Procesos existentes e incrementar larentabilidad



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ASPEN HYSYS

BASE DE DATOS

- Contiene mas de 1500 componentes sólidos, líquidos y gaseosos

- Propiedades Fisicoquímicas de las sustancias puras.- Parámetros de Interacción Binaria para el calculo de coeficiente de actividad- Electrolitos.

BASE DE CRUDOS- Contiene propiedades de muchos Crudos a partir de datos experimentales

CARACTERIZACIÓN DE FRACCIONES DE PETRÓLEO- Correlaciones especificas para fracciones livianas y pesadas.- Modelos de interconversión de curvas de destilación



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ASPEN HYSYS

MODELOS TERMODINÁMICOS

- -Entalpías

Modelos de actividad Ecuaciones de estado Miselaneos



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ASPEN HYSYS

OPERACIONES UNITARIAS

HYSYS posee un integración grafica que permite modelar mas de 40 diferentesoperaciones Unitarias:

Acumuladores FlashColumnas de Destilación, azeotropica,

Columnas de Extracción .

CompresoresTurbinas

BombasIntercamabiadores de CalorSeparadorMezcladores


Tuberías Válvulas de bloqueo y Control


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ASPEN HYSYS

MÓDULOS ADICIONALESHYSYS contiene módulos adicionales como ser:

- RefSYS O s

- Upstream Ops

- HTFS, HTFS+ (intercambiadores de Calor)- PIPESYS (Tuberías)

- SPS-HYSYS Tuberias (Cristalización - Secado – Ciclones)

-

- SULSIM



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ASPEN HYSYS

SELECCIONAR LOSSELECCIONAR EL

MODELO

UNIDADESCOMPONENTES TERMODINAMICO

COMPONENTES

FLUJOS Y

CONDICIONES DELAS CORRIENTES

DE ENTRADA

HACERDIAGRAMA DE

PROCESO

INTRODUCIRPARAMETROS DE

DISEÑO O DEEVALUACION

HACER AJUSTE ADICIONALES

INTERPRETAR


(CONTROLADOR)


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El proceso de selección debe hacerse tomando en cuenta

Rangos de Presión y Temperatura

Fases involucradas Naturaleza de los componentes

Disponibilidad de Información

El proceso de selección es “Profesional” no computacional



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Hay 4 categorías de Modelos Termodinámicos:

Ecuaciones de Estado (E-o-S) Modelos de Actividad (Coeficiente de Actividad) Empíricos Especial para Sistemas Específicos

Modelos EOS Modelos de Actividad

Habilidad limitada para representar líquidos no-ideales

Pueden representar líquidos altamenteNo-Ideales

Pueden representar ambas fases líquida y

gaseosaRepresenta solamente la fase líquida. Lagaseosa debe ser representada aún por

un modelo EOS


temperatura

dependientes de la temperatura


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Ecuaciones de Estado (E-o-S)

. eng- o nson



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Ecuaciones de Estado (E-o-S)

. ee- es er



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Modelos de Actividad

. argu es



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Modelos de Actividad

. on- an om wo qu qua on



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2. QUIMICOS

APLICACIÓNMETODO PARA EL METODO PARA

Soluciones Ideales Presión de Vapor (VAP) SRK

2 fases líquidas No-IdealesAzeotropos Heterogéneos UNIFAC LATE

- a m -

Altamente No-IdealesAzeotropos Homogéneos

Wilson LATE

2 fases líquidas Altamente No-IdealesAzeotropos Heterogéneos


UNIQUAC LATE


MARGULES LATE


-

Azeotropos Heterogéneos TK WILSON LATE


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MODELOS TERMODINAMICOS

2. QUIMICOS (cont.)

APLICACIÓN

VALOR DE K

LA ENTALPIA

Alifáticos Halogenados MSRK LATE

Moderadamente No-IdealesAzeotropos Homogeneos

Compuestos Polares en Soluciones

Regulares

MSRK (4 parámetros) LATE

ompues os o ares en o uc onesNo-Ideales

SRK Predictivo LATE

Soluciones No-Ideales con SalesDisueltas

Wilson LATE




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3. ESPECIALES

APLICACIÓNMETODO PARA EL METODO PARA

Gases disueltos en Agua Ley de Henry

Endulzamiento de Gases H2S-MEA-DEA

H2S-CO2-NH3 disueltos en Agua

Sour Water - PR SRK

Metanol con Gases Livianos NRTL SRK

Compuestos Ionicos disueltos enagua (HCL,NH3,HNO3)

PPAQ SRK o LATE

Deshidtratación de Hidrocarburosusando Tri-etilen glicol

TEGV - PR SRK


Método para Polimeros Flory-Huggins (FLOR) LATE



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4. MODELOS PARA SISTEMAS

METODO PARA ELVALOR DE K

Procesos con gases criogenicos PRSeparación de Aire PR

Torres de Crudo Atmosferico PR,GS

Torres de Vacio PR,GS, ESSO

Torres de Etileno Lee Kesler Plocker Torres de Crudo Atmosferico PR,GS

Sistemas con alto contenido de H2 PR o GS

Reservorios PR

,Inhibidores de humedad PR

Sistemas Químicos Modelos de Actividad

Al uilación con HF PR NRTL


Hidrocarburos donde la solubilidad del Agua esimportante

Kabadi Danner


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Documents

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